CN103992259B - L-吡咯烷酮羧酸的合成新工艺 - Google Patents

L-吡咯烷酮羧酸的合成新工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及L‑吡咯烷酮羧酸的合成新工艺，该工艺为：在反应器中加入有机溶剂和L‑谷氨酸，升温至50‑60℃，搅拌，滴加脱水剂，保温反应1‑5h后自然冷却，将产物后处理，真空干燥得白色固体产物。本发明提供了一种在常压和脱水剂存在的条件下，以相对较低的温度合成L‑吡咯烷酮羧酸的技术方案，该技术方案的合成条件温和、反应时间短、生产操作方便、设备要求简单，采用本发明的技术方案得到的L‑吡咯烷酮羧酸的产品纯度较高，有利于工业化生产。

Description

L-吡咯烷酮羧酸的合成新工艺
技术领域
本发明涉及化工合成技术领域，特别是L-吡咯烷酮羧酸的合成新工艺。
背景技术
L-吡咯烷酮羧酸，俗名L-焦谷氨酸，是一种天然保湿剂，长期以来应用于化妆品原料、氧化酶抑制剂或外消旋胺的拆分生化试剂，同时，也是新型免疫促进剂匹多莫、L-茶氨酸的主要原料。近年来，随着生活水平的逐步提高，人们对化妆品及免疫促进剂的需求量不断增加，这使得L-吡咯烷酮羧酸的市场需求量也逐步增大。
现有技术中，L-吡咯烷酮羧酸的生产主要是以L-谷氨酸或其钠盐为原料，在高温高压下，长时间反应得到L-吡咯烷酮羧酸反应液，再经减压浓缩、结晶、洗涤、干燥，即得L-吡咯烷酮羧酸，其反应条件较为苛刻、操作存在不安全性且易发生消旋而使产物纯度不高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对现有技术中L-吡咯烷酮羧酸的合成工艺存在的反应条件较为苛刻、操作存在不安全性且易发生消旋而使产物纯度不高的问题，提供一种反应条件较为简单，产物纯度较高的L-吡咯烷酮羧酸的合成新工艺。
本发明采用的一种技术方案是：一种L-吡咯烷酮羧酸的合成新工艺，其原理如下：
一种L-吡咯烷酮羧酸的合成新工艺，其具体合成步骤如下：
(1)在反应器中依次加入有机溶剂和L-谷氨酸，将温度升至50-60℃，搅拌3-5min；
(2)往上述体系中以5-10mL/min的速度缓缓滴加脱水剂的氯仿溶液，待滴加完毕，保温反应1-5h后自然冷却至室温；所述脱水剂为N,N'-羰基二咪唑(CDI)；
(3)将步骤(2)所得产物过滤，取所得固体加入乙醚，搅拌过滤后，将滤液中的乙醚回收，再将所得固体物质溶于水中，滤去不溶物，蒸发浓缩，除去水分，冷却，待晶体析出，抽滤，真空干燥得白色固体产物。
进一步，所述步骤(1)中有机溶剂与L-谷氨酸的比例为(120-240)mL：12g，有机溶剂为氯仿或二氯甲烷。
进一步，所述步骤(2)的脱水剂与步骤(1)中的L-谷氨酸的摩尔比为(1-1.1)：1，脱水剂CDI与其溶剂氯仿的比例为42g：120mL。
进一步，所述步骤(2)中，保温反应时间优选为3h。
进一步，所述步骤(1)中有机溶剂与L-谷氨酸的比例优选为160mL氯仿：12gL-谷氨酸。
进一步，所述步骤(2)的脱水剂与步骤(1)中的L-谷氨酸的摩尔比优选为1.05：1。
有益效果：与现有技术相比，本发明提供了一种可在常压和脱水剂存在的条件下，以相对较低的温度合成L-吡咯烷酮羧酸的技术方案，该技术方案的合成条件温和、反应时间短、生产操作方便、设备要求简单，采用本发明的技术方案得到的L-吡咯烷酮羧酸的产品纯度较高，有利于工业化生产。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明不限制于以下实施例。
实施例一
一种L-吡咯烷酮羧酸的合成新工艺，其具体合成步骤如下：
(1)在1L四口瓶中依次加入有机溶剂、12g L-谷氨酸，温度升至55℃，搅拌3min；其中，加入的有机溶剂为氯仿或二氯甲烷，有机溶剂与L-谷氨酸的比例如表1所示；
(2)用恒压滴液漏斗往上述体系中以5-10mL/min的速度缓缓滴入脱水剂，该脱水剂为13.6g N,N'-羰基二咪唑(CDI)溶于40mL氯仿的溶液，待滴加完毕，保温反应3h，自然冷却至室温；
(3)将步骤(2)所得产物过滤，所得固体加少量乙醚，搅拌过滤，将滤液中的乙醚回收，将固体物质溶于水中，滤去不溶物，蒸发浓缩，除去水分，冷却，待析出晶体，抽滤，真空干燥得白色固体产物，收率如表1所示。
取表1中氯仿加入量为160mL时，所得产品收率为76.8％，该产品旋光度[α]D＝-10.3゜(理论值-10.0゜，水)，熔点：160-162℃(理论值160-163℃)，经HPLC检测，结果纯度为98.3％。
HPLC为LC1260液相色谱仪(紫外分光光度检测器，安捷伦科技有限公司)：YMC-Pack Pro C18反相柱(4.6mm×250mm×5μm)；5mmol/L磷酸二氢钾-0.5mmol/L磷酸二氢胺溶液-乙腈为流动相，检测波长205nm。
上述产品的核磁数据为：HNMR(DMSO)：-CH(a)(q，1H，δ4.049～4.082)，-CH(b)(m，1H，δ1.926～2.005)，-CH(c)(m，1H，δ2.275～2.372)，-CH(d)(m，2H，δ2.106～2.145)，-NH(f)(s，1H，7.930)，-COOH(g)(s，1H，12.788)仪器型号：Avance III核磁共振仪(400MHz，布鲁克公司)
表1溶剂的影响(其它条件见上述实施例一的工艺)
溶剂种类 用量(mL，以12g L-谷氨酸计) 产品收率(％)
氯仿 120 70.2
氯仿 160 76.8
氯仿 200 73.6
氯仿 240 71.4
二氯甲烷 160 30.5
实施例二
一种L-吡咯烷酮羧酸的合成新工艺，其具体合成步骤如下：
(1)在1L四口瓶中依次加入480mL氯仿、36g L-谷氨酸，温度升至55℃，搅拌3min；
(2)用恒压滴液漏斗往上述体系中以5-10mL/min的速度缓缓滴入脱水剂，该脱水剂为N,N'-羰基二咪唑(CDI)溶于120mL氯仿的溶液，待滴加完毕，保温反应3h，自然冷却至室温；其中，L-谷氨酸与CDI的摩尔比为1：(1-1.1)；
(3)将步骤(2)所得产物过滤，所得固体加少量乙醚，搅拌过滤，将滤液中的乙醚回收，将固体物质溶于水中，滤去不溶物，蒸发浓缩，除去水分，冷却，待析出晶体，抽滤，真空干燥得白色固体产物，收率如表2所示。
表2CDI用量的影响(其它条件见上述实施例二的工艺)
L-谷氨酸/CDI(mol/mol) 产品收率(％)
1：1 74.3
1：1.05 76.8
1:1.1 72.4
实施例三
一种L-吡咯烷酮羧酸的合成新工艺，其具体合成步骤如下：
(1)在1L四口瓶中依次加入480mL氯仿、36g L-谷氨酸，温度升至55℃，搅拌3min；
(2)用恒压滴液漏斗往上述体系中以5-10mL/min的速度缓缓滴入脱水剂，该脱水剂为42g N,N'-羰基二咪唑(CDI)溶于120mL氯仿的溶液，待滴加完毕，保温反应1-5h，自然冷却至室温；其中，L-谷氨酸与CDI的摩尔比为1：1.05；
(3)将步骤(2)所得产物过滤，所得固体加少量乙醚，搅拌过滤，将滤液中的乙醚回收，将固体物质溶于水中，滤去不溶物，蒸发浓缩，除去水分，冷却，待析出晶体，抽滤，真空干燥得白色固体产物，收率如表3所示。
表3反应时间的影响(其它条件见上述实施例三的工艺)
反应时间(h) 产品收率(％)
1 20.1
2 47.5
3 76.8
4 75.3
5 74.9

Claims (1)

1.一种L-吡咯烷酮羧酸的合成工艺，其特征是：该工艺的具体合成步骤如下：
(1)在反应器中依次加入有机溶剂和L-谷氨酸，将温度升至50-60℃，搅拌3-5min；
(2)往上述体系中以5-10mL/min的速度缓缓滴加脱水剂的氯仿溶液，待滴加完毕，保温反应3h后自然冷却至室温；所述脱水剂为N,N'-羰基二咪唑(CDI)；
(3)将步骤(2)所得产物过滤，取所得固体加入乙醚，搅拌过滤后，将滤液中的乙醚回收，再将所得固体物质溶于水中，滤去不溶物，蒸发浓缩，除去水分，冷却，待晶体析出，抽滤，真空干燥得白色固体产物；
所述步骤(1)中有机溶剂为氯仿，有机溶剂与L-谷氨酸的比例为160mL氯仿：12gL-谷氨酸；步骤(2)的脱水剂CDI与其溶剂氯仿的比例为42g：120mL，脱水剂与步骤(1)中的L-谷氨酸的摩尔比为1.05：1。
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